[发明专利]一种氧化镧掺杂Ce‑TZP陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷的技术领域，特别涉及一种氧化镧掺杂Ce-TZP陶瓷及其制备方法。

背景技术

ZrO₂陶瓷是一种以ZrO₂为主要成分的新型结构陶瓷，具有学性能优异、生物相容性好，热导率低、化学稳定性好和抗腐蚀性能良好的优点，并且具有相变增韧特性，在齿科材料、人体骨骼和陶瓷刀具以及陶瓷轴承等方面都具有广泛的应用。

稀土氧化物作为稳定剂掺杂到氧化锆陶瓷中，能够进一步增强陶瓷的性能，目前常用的稀土复合物氧化锆陶瓷材料为Ce-TZP陶瓷(氧化铈稳定氧化锆四方多晶陶瓷)，Ce-TZP陶瓷相变能力较高，断裂韧性和低温抗老化性能较好，但强度和硬度较低，这和氧化铈能够促进烧结导致晶粒尺寸粗化有关。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种氧化镧掺杂Ce-TZP陶瓷及其制备方法，本发明提供的氧化镧陶瓷晶粒细小均匀，力学性能好，稳定性优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氧化镧掺杂Ce-TZP陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化铈、氧化锆、分散剂和水的混合浆料依次进行第一球磨和第一砂磨，得到氧化铈稳定氧化锆粉体；

(2)将氧化镧、分散剂和水的混合浆料进行第二砂磨，得到氧化镧粉体；

(3)将所述氧化铈稳定氧化锆粉体、氧化镧粉体、分散剂和水的混合浆料进行第二球磨，得到掺杂氧化镧的氧化铈稳定氧化锆粉体；

(4)将所述掺杂氧化镧的氧化铈稳定氧化锆粉体依次进行干压成型、排胶和烧结，得到氧化镧掺杂Ce-TZP陶瓷；

所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序限定。

优选的，所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)的分散剂独立的包括聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、碱金属磷酸盐和醇中的一种或几种。

优选的，所述步骤(1)中混合浆料的固含量为50～70％；

所述步骤(1)中氧化铈和氧化锆的质量比为60～235:765～940；

所述步骤(1)中分散剂的质量为氧化铈和氧化锆总质量的0.25～0.45％。

优选的，所述步骤(2)中混合浆料的固含量为50～70％；

所述步骤(2)中分散剂的质量为氧化镧质量的0.25～0.45％。

优选的，所述步骤(3)中混合浆料的固含量为50～70％；

所述步骤(3)中氧化铈稳定氧化锆粉体和氧化镧粉体的质量比为985～995:5～15；

所述步骤(3)分散剂的质量为氧化铈稳定氧化锆粉体和氧化镧粉体总质量的0.25～0.45％。

优选的，所述第一球磨和第二球磨独立的为辊式球磨或搅拌球磨；

所述辊式球磨的转速为50～200rpm；所述辊式球磨的时间为10～15h；所述辊式球磨的研磨体为粒径10～30mm的氧化锆球；

所述搅拌球磨的转速为100～500rpm；所述搅拌球磨的时间为2～4h；所述搅拌球磨的研磨体为粒径5～20mm的氧化锆球。

优选的，所述第一砂磨和第二砂磨的时间独立的为1～10h；

砂磨的转速独立的为1000～2000rpm；

砂磨的研磨体独立的为粒径0.1～0.8mm的氧化锆球。

优选的，所述步骤(4)中烧结的温度为1400～1550℃；烧结的时间为1～6h。

本发明提供了上述方案所述制备方法制备的氧化镧掺杂Ce-TZP陶瓷。

优选的，所述氧化镧掺杂Ce-TZP陶瓷中氧化镧的掺杂量为0.5～1.5wt％。

本发明提供了一种氧化镧掺杂Ce-TZP陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)将氧化铈、氧化锆、分散剂和水的混合浆料依次进行第一球磨和第一砂磨，得到氧化铈稳定氧化锆粉体；(2)将氧化镧、分散剂和水的混合浆料进行第二砂磨，得到氧化镧粉体；(3)将所述氧化铈稳定氧化锆粉体、氧化镧粉体、分散剂和水的混合浆料进行第二球磨，得到掺杂氧化镧的氧化铈稳定氧化锆粉体；(4)将所述掺杂氧化镧的氧化铈稳定氧化锆粉体依次进行干压成型、排胶和烧结，得到氧化镧掺杂Ce-TZP陶瓷；所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序限定。本发明提供的制备方法通过砂磨将粉体细化，提高氧化铈稳定氧化锆粉体和氧化镧粉体的活性，最终得到晶粒细小均匀的氧化镧掺杂Ce-TZP陶瓷；并且提供的制备方法过程简单，成本低，容易进行工业化生产，无环境污染，克服了传统的共沉淀法中需要大量水洗、环境污染大的问题。